Estudo dirigido - Replicação do DNA

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Estudo dirigido - Replicação do DNA 
Shellda Azevedo Alencar
1) Fale sobre o “dogma central da biologia”. 
RESPOSTA:
O dogma central da biologia foi postulado por Francis Crick em 1958. Ele explica o fluxo de informações do código genético. segundo esse dogma, uma sequência de ácido nucleico pode formar uma proteína, mas o contrário não é possível. Então, o fluxo de informação genética seria no sentido: DNA → RNA → PROTEÍNAS. 
2) Descreva a composição do DNA e sua função. 
RESPOSTA:
O DNA é composto por nucleotídeos, os quais são divididos em três partes: carboidratos de 5 carbonos (pentose), um ou mais grupos fosfatos e uma base nitrogenada (Adenina, timina, citosina e guanina). O DNA tem como funções armazenar e transmitir as informações genéticas, e funcionar como molde para a síntese da molécula de RNA, o DNA é fundamental para a síntese de proteínas. 
3) Qual a importância do antiparalelismo da dupla-hélice do DNA? 
RESPOSTA:
O antiparalelismo é necessário para que as duas fitas se associem formando a estrutura helicoidal. 
4) Descreva os tipos de DNA polimerase e sua função em procariotos e eucariotos. 
RESPOSTA:
As células eucarióticas apresentam vários tipos de DNA-polimerases como: α, δ, β, ε, e , sendo que α, δ, β e ε estão localizadas no núcleo, e está localizada na mitocôndria. A polimerase δ é responsável pela replicação do genoma nuclear, enquanto a polimerase α está envolvida na síntese do primer para o início da replicação e na formação dos Fragmentos de Okazaki. As polimerases β e ε participam dos processos de síntese durante a reparação do DNA. E a polimerase é responsável pela replicação de DNA mitocondrial. Em bactérias existem três tipos de polimerases: DNA polimerase I, DNA polimerase II e a DNA polimerase III. A DNA polimerase I, possui baixa capacidade de polimerização 5’→3’ e é a única que possui atividade exonucleásica 5’→3’em DNA dupla fita. A DNA polimerase II, possui uma capacidade de polimerização baixíssima e o seu papel na célula ainda não foi muito bem elucidado. Já a DNA polimerase III, é a principal responsável pela síntese das fitas de DNA devido a sua alta capacidade de polimerização. a DNA polimerase III pode começar a polimerização no sentido 5’→ 3’. Além da polimerização, a DNA polimerase III possui atividade exonucleásica 3’→5’, essa atividade permite que logo após serem adicionados, os nucleotídeos sejam retirados e é conferido se o seu pareamento está correto (A com T e C com G).
5) O que é uma ligação fosfodiester e qual a sua importância. 
RESPOSTA:
O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se une ao grupo fosfato ligado à hidroxila do carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo através da ligação fosfodiéster. A ligação fosfodiéster é importante para a união dos nucleotídeos e constituição da fita de ácido desoxirribonucleico. 
6) Explique a importância da forquilha de replicação em procariotos e eucariotos. 
RESPOSTA: 
A forquilha é o local no qual a dupla hélice é desenrolada para produzir os dois filamentos únicos que servem como moldes para a cópia. 
7) A forquilha de replicação é unidirecional ou bidirecional? Justifique sua resposta. 
RESPOSTA: 
É bidirecional, pois, o DNA se replica em dois sentidos opostos a partir de uma mesma origem. 
8) O que é fragmento de Okazaki. 
RESPOSTA:
São os fragmentos do DNA que compõe a fita de DNA com replicação descontínua. (trechos curtos de DNA recém sintetizados). 
9) Quais são os requisitos para que o processo de replicação ocorra em procariotos e em eucariotos. 
RESPOSTA:
Um molde de DNA unifilamentar, Matérias-primas para serem montadas em um novo filamento de nucleotídeos, Enzimas e outras proteínas que “leiam” o molde e montem os substratos em uma molécula de DNA.
10) Descreva em detalhes a função das enzimas: 
a. DNA polimerase 
RESPOSTA:
Enzima que cataliza a formação de cadeias de DNA usando as cadeias separadas como molde. Atuam no terminal 3’ da cadeia molde e só replicam na direção 5’ - 3’. A DNA polimerase III é necessária para a síntese contínua da cadeia líder, enquanto que na cadeia atrasada, para além da DNA polimerase III é, também, precisa a primase para a síntese de primers indicadores de polimerização pela DNA polimerase III, a DNA polimera I para a remoção de primers e preenchimento de espaços e ainda a participação da DNA ligase para unir os fragmentos de OKASAKI. Esta enzima pode também corrigir erros de replicação. Se foi introduzido um nucleotídeo errado, a DNA polimerase reconhece-o e retorna a esse ponto hidrolisando o nucleotídeo errado a partir da extremidade 3’. Depois de removido, a DNA polimerase prossegue o crescimento da cadeia nova. 
b. DNA primase (ou RNA primase) 
RESPOSTA:
A primase faz um primer de RNA, ou um trecho curto de ácido nucleico complementar ao molde, que fornece uma extremidade 3' para a DNA polimerase trabalhar. Um primer típico tem cerca de cinco a dez nucleotídeos. O primer inicia a síntese de DNA, isto é, faz com que ela comece.
c. DNA helicase 
RESPOSTA:
A função do DNA helicase é reconhecer a origem de replicação e desenrolar a dupla-helice de DNA, na forquilha de replicação. Da sua ação resultam duas cadeias simples antiparalelas. 
d. Topoisomerase do tipo I e II 
RESPOSTA:
As topoisomerases são enzimas que permitem as alterações no grau de superenrolamento do DNA, promovendo a quebra transitória de ligações fosfodiéster, gerando uma forma intermediária, na qual a proteína continua ligada ao DNA, covalentemente, permitindo assim, que as fitas do DNA passem umas sobre as outras, alterando o superenrolamento da molécula. Durante a transcrição, a abertura das fitas de DNA para síntese de RNA, induz a superenrolamentos do DNA, que precisa ser relaxado para que o processo ocorra. Já na replicação, as duas moléculas geradas são completamente separadas pelas topoisomerases para que possam segregar para as células-filhas.
e. DNA ligase 
RESPOSTA:
É a enzima que une os fragmentos de Okasaki para complementar a cadeia atrasada. 
f. Telomerase 
RESPOSTA:
A telomerase é uma enzima com uma característica única : possui no seu interior uma fita de RNA, que serve de molde para a extensão dos telômeros. De certo modo essa enzima faz uma "transcrição reversa" pois a partir do molde de RNA constrói um novo segmento de DNA na extremidade do cromossomo
g. Histonas 
RESPOSTA: 
são proteínas responsáveis pela compactação do material genético. 
11) Descreva as principais diferenças no processo de replicação em eucariotos e procariotos. 
RESPOSTA:
Nos eucariontes, a replicação se inicia em vários pontos ao longo da molécula e é bidirecional, ou seja, em cada sítio de replicação há síntese de DNA nas duas possíveis direções. Em procariotos, a replicação se inicia em um único local de seu DNA circular, e também é bidirecional. A replicação unidirecional é encontrada somente em alguns vírus. 
12) Explique porque o DNA sofre replicação semi-conservativa. 
RESPOSTA: 
A replicação de uma molécula de DNA dupla hélice é semiconservativa pois, durante o processo de cada fita de desoxirribonucleotídeos serve de molde para a síntese de uma fita complementar. Logo, nas duas moléculas resultantes, denominadas filhas, apenas uma fita é recém sintetizada. A outra é da molécula que se replicou. 
13) Qual é o sentido da replicação em procariotos e eucariotos, 3’🡪 5’ ou 5’🡪 3’? Justifique sua resposta. 
RESPOSTA:
5’ → 3’ . Todas as enzimas que catalisam a polimerização de nucleotídeos atuam na direção 5’ para 3’. Isso significa que cada novo nucleotídeo é inserido na extremidade 3’ da fita que está sendo sintetizada, uma vez que as polimerases apenas são capazes de estabelecer ligação fosfodiéster entre grupamento OH livre, ligando ao carbono 3’ da pentose do nucleotídeo na extremidade 3’ da fita, e o grupamento trifosfatado do nucleotídeo que está sendo inserido. 
14) Baseado no estudo dirigido descreva em detalhes como corre o processo de replicação e qual é a sua importância. 
RESPOSTA: 
O processo de replicação inicia-se com a separação dasfitas que formam a molécula de DNA por meio da ação de enzimas, como a helicase. Isso ocorre em pontos em que existem sequências específicas de nucleotídeos, esses pontos são denominados origem de replicação. As enzimas identificam esses pontos, e ligam-se ao DNA formando as “bolhas” de replicação. As helicases movem-se sobre as fitas de DNA, separando as cadeias, formando as forquilhas de replicação. Para evitar que as cadeias se liguem novamente, as proteínas SSB ligam-se as cadeias simples, e deixam as bases livres para a assossiação dos nucleotídeos. A cadeia a ser formada inicia-se com uma porção de RNA. Essa cadeia inicial de RNA, sintetizada por meio da enzima primase, é denominada primer. Os demais primers vão sendo adicionados tendo a fita de DNA como molde, pareando-se com ela, e assim a nova cadeia de DNA é iniciada. O inicio da formação da nova cadeia ocorrerá da extremidade 3’ do primer. DNA polimerases iniciam a ligação dos nucleotídeos no nucleo do primer, em seguida, adicionam os nucleotideos complementares aos da fita molde. A adição de novos nucleotídeos em uma das fitas dá-se de forma contínua, sendo essa a fita líder ou contínua. Para que a outra fita seja alongada nesse sentido, a adição de nucleotídeos dá-se em sentido oposto por meio dos fragmentos de okassaki. Ao fim, a DNA ligase liga os fragmentos, formando uma fita única de DNA. Tem-se agora duas moléculas de DNA. A importância desse processo está em manter a informação íntegra no processo de mitose; caso não houvesse esse processo semiconservativo não seria possível por exemplo, a regeneração dos tecidos.